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Entwicklung, Homöostase und Regeneration epithelialer Gewebe

Abbildung: Thomas Worzfeld

In systematischen Expressionsuntersuchungen konnten wir zeigen, dass Plexine der B-Subfamilie in Epithelzellen stark exprimiert sind. Ausgehend von diesen Befunden gelang es uns, eine wichtige Rolle dieser Plexine für die Organogenese der Niere zu identifizieren. Da während der Regeneration epithelialer Organe häufig embryonale Entwicklungsprogramme reaktiviert werden, wurde in der Folge die Bedeutung der B-Plexine für epitheliale Reparaturvorgänge untersucht. Hier fand sich, dass Plexin-B2 und seine Liganden unabdingbar für die Reparatur der Niere nach akutem ischämischem Nierenversagen sind. Wir konnten dabei einen Plexin-B2-vermittelten Signalweg identifizieren, der die Polarität von tubulären Epithelzellen steuert. So kontrolliert Plexin-B2 durch Regulation der Aktivität von Cdc42 die Orientierung der Mitosespindel und damit die Ausrichtung der epithelialen Zellteilung relativ zur Basalmembran. Während die Mitose normaler Tubulusepithelzellen überwiegend parallel zur Basalmembran ausgerichtet ist, teilen sich Plexin-B2- oder Cdc42-defiziente Tubulusepithelzellen vermehrt senkrecht zur Basalmembran in Richtung des Tubuluslumens, was schließlich zu tubulärer Obstruktion und Verlust der Nierenfunktion führt.

Ausgehend von unseren Daten in der Niere, die erstmalig einen Semaphorin-Plexin-Signalweg als wichtigen zellulären Kommunikationsmechanismus für einen epithelialen Regenerationsprozess identifizieren, interessieren wir uns für eine mögliche funktionelle Relevanz des Semaphorin-Plexin-Systems für die Zell-Zell-Kommunikation epithelialer Stammzellen.

Ausgewählte Publikationen:

Jiang C, Javed A, Kaiser L, Nava MM, Zhao D, Brandt DT, Fernández-Baldovinos J, Zhou L, Höß C, Sawmynaden K, Oleksy A, Matthews D, Weinstein LS, Gröne HJ, Niessen CM, Offermanns S, Wickström SA, Worzfeld T. (2020).
Mechanochemical control of epidermal stem cell divisions by B-plexins.
bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2020.04.30.070359.

Xia, J., Swiercz, J.M., Bañón-Rodríguez, I., Matković, I., Federico, G., Sun, T., Franz, T., Brakebusch, C.H., Kumanogoh, A., Friedel, R.H., Martín-Belmonte, F., Gröne, H.J., Offermanns, S., Worzfeld, T. (2015).
Semaphorin-Plexin Signaling Controls Mitotic Spindle Orientation during Epithelial Morphogenesis and Repair.
Developmental Cell 33, 299-313

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